CN115395696A - 一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其电气特征如下：电机相数m＝3，电机极对数p为奇数，槽数为Z，每极每相槽数q＝Z/(2pm)为整数，绕组的短距量为s槽，具有短距比β＝1‑s/(3q)，绕组的第1节距y₁＝3q±s，合成节距y＝6q，第2节距

在上述电气特征下，其接线方法包括以下步骤：1)划分正、负相带；2)相间交换第p极对下的下层线圈边；3)组成新线圈并构建绕组支路。本发明通过交换相间线圈边的办法，不仅实现了绕组的短距以削弱5、7次谐波，而且使并联的4支路对称平衡，并联支路无环流；三相间支路完全对称，突破了传统的标准正负相带设计方法在极对数为奇数时整数槽短距绕组不存在对称4支路的理论限制。

Description

一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法

技术领域

本发明涉及三相交流电机绕组技术领域，具体涉及一种电机极对数为奇数时的整数槽标准相带短距波绕组对称4支路的接线方法。

背景技术

水轮发电机由于极数、槽数多，绕组设计时普遍利用标准相带线圈组循环数序，采用正、负相带的方法来设计，简称标准相带设计法。绕组设计时一般遵循采用短距绕组以削弱5、7次谐波，短距一般由第一节距决定，该节距通常既是结构节距也是电气节距，短距比β＝0.8～0.9≠1。根据标准正、负相带设计方法的理论，当极对数为奇数时，则不存在对称短距并联4支路的接法。因此实际应用中，有采用非对称并联4支路的办法。非对称4支路对于绕组设计而言虽然解决了短距的设计问题，但非对称的4支路并联后总是存在支路电势不对称导致的基波、谐波环流，甚至高次谐波电势处于短路状态的缺点，而且由于线圈节距无规律的调整使端部接线非常复杂。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，通过交换相间线圈边的办法，不仅实现了绕组的短距以削弱5、7次谐波，而且使并联的4支路对称平衡，并联支路无环流；三相间支路完全对称，突破了传统的标准正负相带设计方法在极对数为奇数时整数槽短距绕组不存在对称4支路的理论限制。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其电气特征如下：

电机相数m＝3，电机极对数p为奇数，槽数为Z，每极每相槽数q＝Z/(2pm)为整数，绕组的短距量为s槽，具有短距比β＝1-s/(3q)，绕组的第1节距y₁＝3q±s，合成节距y＝6q，第2节距

在上述电气特征下，其接线方法包括以下步骤：

步骤S1：划分正、负相带；

步骤S2：相间交换第p极对下的下层线圈边；

步骤S3：组成新线圈并构建绕组支路；

本发明提供了一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，电气特征是：电机相数m＝3，电机极对数p为奇数，槽数为Z，每极每相槽数q＝Z/(2pm)为整数，绕组的短距量为s槽，具有短距比β＝1-s/(3q)，绕组的第1节距y₁＝3q±s，合成节距y＝6q，第2节距

每相的标准正、负相带下第1～(p-1)极对下的线圈按均占q个槽位的原则均分成两组，按照常规的节距y₁、y₂连接，剩余的第p极对下的线圈进行下层线圈边的相间交换以使上、下层线圈边分布于60°相带内，并将之均分成两组新线圈，每组新线圈均占q个槽位，并分别与第1～(p-1)极对下的两均分的线圈组串接构成2支路。每相的正、负相带共组成4支路。每支路均有相同槽位的槽号对应，所形成的支路在电势、磁势上完全相同。三相按相同规律组成4支路。本发明构成的绕组具有y₁≠3q的短距结构特征，所形成的电气短距能够削弱高次谐波，每相的支路在电势、磁势上完全对称，并联支路间无环流；三相间支路也完全对称，突破了传统的标准正负相带设计方法在极对数为奇数时整数槽短距绕组不存在对称4支路的理论限制。

作为优选，步骤S1的具体过程为：每相的标准正、负相带下第1～(p-1)极对下的线圈按均占q个槽位的原则均分成两组，按照常规的节距y₁、y₂连接。

作为优选，步骤S2的具体过程为：将剩余的第p极对下的线圈的上、下层线圈边以s的短距列出，然后进行下层线圈边的相间交换以使上、下层线圈边分布于60°相带内。

作为优选，所述下层线圈边的相间交换的具体过程为：将原属A+相带的下层线圈边交换成C-相带的下层线圈边，原属C-相带的下层线圈边交换成B+相带的下层线圈边，依次规律地完成6个相带间的交换，则各相带第p极对下的上、下层线圈边均落在60°相带内。

作为优选，步骤S3的具体过程为：将第p极对下的上下层线圈边组成新线圈，将新线圈分成两组，每组均占q个槽位，并分别与第1～(p-1)极对下的两均分的线圈组串接构成2支路。

作为优选，每相的正、负相带共组成4支路，每支路均有相同槽位的槽号对应，所形成的支路在电势、磁势上完全相同。

作为优选，三相按相同规律组成4支路。

因此，本发明的优点是：本发明通过交换相间线圈边(导体)的方法，构成的绕组具有y₁≠3q的短距结构特征，所形成的电气短距能够削弱高次谐波，每相的支路在电势、磁势上完全对称，并联支路间无环流，三相间支路也完全对称，突破了传统的标准正负相带设计方法在极对数为奇数时整数槽短距绕组不存在对称4支路的理论限制。

附图说明

图1为实施例一中槽数为Z、2p极、每极每相槽数为q的4支路接线的示意图。

图2为实施例二中槽数为252、14极、每极每相槽数为6的4支路接线的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例一：

本实施例的电气特征是：电机极对数p为奇数，每极每相槽数q为整数，双层波绕组，绕组以结构短节距实现电气短节距，对称4支路。

本实施例的技术理论：电机极对数p为奇数、电机槽数为Z、相数m＝3，每极每相槽数q＝Z/(2pm)为整数。取短距绕组的电气短距量为s(s为小于q的整数)，使绕组短距比β＝1-s/(3q)尽量接近0.833，绕组的第1节距y₁＝3q±s，绕组的合成节距y＝6q，绕组的第2节距

基于此s、y₁、y₂设计的绕组，每相的正相带(或负相带)占据q个槽位(电角度为60°)，每一正(或负)相带所代表的线圈槽号为线圈的上层边，将线圈的下层边也一并计入，则每一相带总的线圈上、下层边占据q+s个槽位。将每一正(或负)相带下1～(p-1)个极对下的槽号两均分并组成对称2支路，剩余的第p个极对下的线圈的上、下层线圈边通过相间交换使交换后的上、下层线圈边全部落入60°相带范围内，则该极对下的60°相带范围内每槽位各有一上、下层线圈边，将之分成两组新线圈，使每组新线圈的上、下层边均占q个槽位，如图1(c)所示，则两组线圈产生的电动势向量完全相同，将该两组线圈串接至1～(p-1)极对下的2支路中形成的总的支路为对称支路，每相的正、负相带共能形成4条对称支路。q为偶数时，支路的端子仅在电机的一端引出；q为奇数时，每组线圈存在1/2线圈，端子需在电机两端引出。本实施例在理论上推导出了交换相间线圈边的对称4支路接法的短距系数算法：短距比β＝1-s/(3q)，ν次谐波的短距系数k_sv的计算按下式，

本实施例的具体过程：

第一步、划分正、负相带。定子槽数为Z、极数为2p、每极每相槽数为q的电机其正、负相带如图1(a)所示。由于q为整数，故每相的正、负相带各据60°(电角度)，占据q个槽位。每一正相带(或负相带)纵向有p个极距，由于p为奇数，故将1～(p-1)个极距下的线圈两均分，用于串接两条支路，如图1(a)中示意的C+、C-相带那样分组，实线椭圆所围的线圈和虚线椭圆所围的线圈分属两条支路，由于组成的支路均有相同槽位的槽号，则组成的支路对称平衡；

第二步、相间交换第p极对下的下层线圈边。对于剩余的第p极对下的线圈，将其线圈的上、下层线圈边以s的短距列出，如图1(b)所示，并将相带边界的线圈下层边进行相间交换：在图1(b)所示的位置将原属A+相带的下层线圈边交换成C-相带的下层线圈边；原属C-相带的下层线圈边交换成B+相带的下层线圈边，依次规律地完成6个相带间的交换，交换的结果如图1(c)所示，则各相带第p极对下的上、下层线圈边均落在60°相带内；

第三步、组成新线圈并构建绕组支路。第p极对下的上、下层线圈边如图1(c)斜线所示的那样组成新线圈。新的线圈分成两组且均占q个槽位，将分组的新线圈和前述第一步1～(p-1)个极对下分组的线圈串接组成两条绕组支路。

本实施例的4支路绕组对于三相而言完全对称，对于每相而言，4条支路电势也完全对称平衡，形成的并联支路间没有环流。

实施例二：

以抽水蓄能领域常见的300MW级容量、15.75～18kV电压等级、极数2p＝14的发电电动机为例，采用标准正、负相带设计短距绕组时实现对称4支路数的具体实施方式如下述。

电机相数m＝3，极数2p＝14，极对数p＝7。选槽数Z＝252，则每极每相槽数

取电气短距量s＝3，短距比

可以同时削弱5、7次谐波；取绕组的第1节距y₁＝3q+s＝3×6+3＝21，合成节距y＝6q＝6×6＝36，则绕组第2节距y₂＝y-y₁＝36-21＝15。

本实施例的具体过程：

第一步：绘制正、负相带方块图简图，如图2(a)所示，相带方块图表示的是线圈上层边槽号。将1～(p-1)即1～6极对下的相带槽号均分成两组，如图2(a)中B+、B-相带中的实线和虚线所示，两组线圈按常规方法以y₁、y₂节距连接。由于分组的槽号均有相同槽位的槽号对应存在，故组成支路时完全对称；

第二步：第7(p＝7)极对下的相带按s＝3全部列出线圈上、下层边的槽号，如图2(b)所示，上、下层线圈边的槽号关系是：下层边槽号＝上层边槽号+y₁，槽号位置和上层边槽号偏移s槽，因为y₁＝3q±s是取了+s的，所以位置向后(右)偏移s＝3。将相带边界的下层边槽号进行相间交换后第7极对下的相带分布如图2(b)所示；

第三步：将第7极对下的上、下层线圈边组成新线圈，和1～6极对下已分组的线圈串接，每相带组成两支路，如图2(c)所示的B+、B-相带组成的支路，每相共组成4支路，B相4支路最终如图2(d)的接线图所示，接线图中槽号右上标为新线圈节距和标准节距y₁的差值。A、C相也以相同规律组成支路。

本实施例绕组的特征是：1)三相对称；2)每相4支路电势、磁势的大小、相位完全相同，并联支路无环流；3)绕组为短距绕组，可削弱高次谐波，本实施例的5次谐波和7次谐波的绕组系数分别仅为基波绕组系数的6％和5％。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，其电气特征如下：

电机相数m＝3，电机极对数p为奇数，槽数为Z，每极每相槽数q＝Z/(2pm)为整数，绕组的短距量为s槽，具有短距比β＝1-s/(3q)，绕组的第1节距y₁＝3q±s，合成节距y＝6q，第2节距

在上述电气特征下，其接线方法包括以下步骤：

步骤S1：划分正、负相带；

步骤S2：相间交换第p极对下的下层线圈边；

步骤S3：组成新线圈并构建绕组支路。

2.根据权利要求1所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，步骤S1的具体过程为：每相的标准正、负相带下第1～(p-1)极对下的线圈按均占q个槽位的原则均分成两组，按照常规的节距y₁、y₂连接。

3.根据权利要求1所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：将剩余的第p极对下的线圈的上、下层线圈边以s的短距列出，然后进行下层线圈边的相间交换以使上、下层线圈边分布于60°相带内。

4.根据权利要求3所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，所述下层线圈边的相间交换的具体过程为：将原属A+相带的下层线圈边交换成C-相带的下层线圈边，原属C-相带的下层线圈边交换成B+相带的下层线圈边，依次规律地完成6个相带间的交换，则各相带第p极对下的上、下层线圈边均落在60°相带内。

5.根据权利要求1所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：将第p极对下的上下层线圈边组成新线圈，将新线圈分成两组，每组均占q个槽位，并分别与第1～(p-1)极对下的两均分的线圈组串接构成2支路。

6.根据权利要求1所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，每相的正、负相带共组成4支路，每支路均有相同槽位的槽号对应，所形成的支路在电势、磁势上完全相同。

7.根据权利要求1所述的一种标准相带整数槽短距波绕组4支路接线法，其特征在于，三相按相同规律组成4支路。

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